Nazwa |
Zjawisko fizyczne opisywane przez równanie |
||
|
|
Zmienne w czasie pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne. |
|
|
|
Przepływający prąd oraz zmienne pole elektryczne wytwarzają wirowe pole magnetyczne. |
|
|
|
Źródłem pola elektrycznego są ładunki. |
|
|
|
Pole magnetyczne jest bezźródłowe, linie pola magnetycznego są zamknięte. |
Diamagnetyzm - zjawisko polegające na indukcji w ciele znajdującym się w zewnętrznym polu magnetycznym pola przeciwnego, osłabiającego działanie zewnętrznego pola. Zjawisko odwrotne do diamagnetyzmu to paramagnetyzm.
Paramagnetyzm - zjawisko magnesowania się makroskopowego ciała w zewnętrznym polu magnetycznym w kierunku zgodnym z kierunkiem pola zewnętrznego. Substancja wykazująca takie własności to paramagnetyk, jest on przyciągany przez magnes, jednak znacznie słabiej niż ferromagnetyk. W niezbyt niskich temperaturach oraz dla niezbyt silnych pól magnetycznych paramagnetyki wykazują liniową wielkość namagnesowania od pola zewnętrznego.
W fizyce ferromagnetyk to ciało, które wykazuje własności magnetyczne. Znajdują się w nim obszary stałego namagnesowania (tzw. domeny magnetyczne), wytwarzające wokół siebie pole magnetyczne (jak małe magnesy). Do ferromagnetyków należą m.in. żelazo, kobalt, nikiel i niektóre stopy oraz metale przejściowe z grupy żelaza i metale ziem rzadkich.
Podatność magnetyczna - współczynnik proporcjonalności w równaniu określającym wielkość namagnesowania jako funkcję natężenia pola magnetycznego:
gdzie: M - namagnesowanie, χ - objętościowa podatność magnetyczna
H - natężenie pola magnetycznego
W zależności od właściwości substancji jej podatność magnetyczna zmienia się dość zasadniczo. Gdy:
χ < 0 - substancja jest diamagnetykiem, co oznacza że pole magnetyczne jest "wypychane" z takiego ciała (maleje gęstość strumienia pola magnetycznego w porównaniu z próżnią)
χ > 0 - substancja jest paramagnetykiem, co oznacza że pole magnetyczne jest "wciągane" do takiego ciała (rośnie gęstość strumienia pola magnetycznego w porównaniu z próżnią)
Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to, alternatywny w stosunku do klasycznego (czyli korpuskularnego), sposób opisu obiektów materialnych. Według hipotezy de Broglie'a dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek, albo jako fala (materii). Obserwuje się efekty potwierdzające falową naturę materii w postaci dyfrakcji cząstek elementarnych a nawet całych jąder atomowych.
Wzór pozwalający wyznaczyć długość fali materii dla cząstki o określonym pędzie ma postać:
gdzie: λ - długość fali cząstki, stała Plancka, pęd cząstki. Korpuskularno-falowa natura materii jest jednym z głównych aspektów mechaniki kwantowej: każdy obiekt materialny może przejawiać naturę falową, co oznacza, że może podlegaćzjawiskom dyfrakcji i interferencji.
Równanie Schrödingera jest jednym z podstawowych równań nierelatywistycznej mechaniki kwantowej (obok równania Heisenberga), sformułowanym przez austriackiego fizyka Erwina Schrödingera w 1926 roku. Opisuje ono ewolucję układu kwantowego w czasie. W nierelatywistycznej mechanice kwantowej odgrywa rolę analogiczną do drugiej zasady dynamikiNewtona w mechanice klasycznej.
Najbardziej ogólna postać równania Schrödingera:
co w reprezentacji położeniowej przyjmuje postać:
Energia potencjalna jest rzeczywistą funkcją skalarną, V = V(r). Łącząc wszystko razem uzyskujemy równanie Schrödingera zależne od czasu:
Dokonując rozdzielenia zmiennych uzyskujemy równanie Schrödingera niezależne od czasu. Równanie to stosuje się do tzw. stanów stacjonarnych (tj. takich w których energia nie zmienia się w czasie) i ma ono postać:
Równanie Schrödingera dla cząstki o ładunku q i masie spoczynkowej m w polu elektrycznym
i magnetycznym
ma postać:
Zasada nieoznaczoności Heisenberga (zasada nieokreśloności) mówi, że istnieją takie pary wielkości, których nie da się jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością. O wielkościach takich mówi się, że nie komutują. Akt pomiaru jednej wielkości wpływa na układ tak, że część informacji o drugiej wielkości jest tracona. Zasada nieoznaczoności nie wynika z niedoskonałości metod ani instrumentów pomiaru, lecz z samej natury rzeczywistości.
Zasada nieoznaczoności mówi, że nie można z dowolną dokładnością wyznaczyć jednocześnie położenia i pędu cząstki. Odkryta i sformułowana przez Wernera Heisenberga w 1927 roku, jest konsekwencją dualizmu korpuskularno-falowego. Matematyczna postać zasady nieoznaczoności:
Jest uogólniana na inne pary (kanonicznie sprzężonych) wielkości fizycznych, np. czas i energię - nie można z dowolną dokładnością wyznaczyć jednocześnie czasu życia nietrwałejcząstki i energii stowarzyszonej z nią fali de Broglie'a:
gdzie: ΔE - nieokreśloność pomiaru energii (odchylenie standardowe energii),
Δt - nieokreśloność pomiaru czasu (odchylenie standardowe czasu).
Równania Maxwella, a fale elektromagnetyczne:
gdzie: ε to przenikalność elektryczna, a μ to przenikalność magnetyczna ośrodka, w którym rozchodzi się fala. W próżni prędkość ta jest prędkością światła w próżni i określa ją wzór:
gdzie przenikalności z indeksem 0 odnoszą się do próżni. Rozwiązaniem różniczkowych równań Maxwella są równania fali biegnącej. Dla fali płaskiej rozchodzącej się w kierunku x równania te mają postać:
Gdzie: E0 - amplituda natężenia pola elektrycznego,
H0 - amplituda natężenia pola magnetycznego,
ν - częstotliwość fali elektromagnetycznej, λ - długość fali.
Równania Maxwella i ich rozwiązanie pozwoliło połączyć pole elektryczne i magnetyczne w jedno pole elektromagnetyczne i pokazało bezpośredni związek tego pola ze światłem. Promieniowanie elektromagnetyczne, choć jest falą, jak wynika z równań Maxwella, jest równocześnie strumieniem kwantów - fotonów. Im mniejsza długość fali, tym bardziej ujawnia się cząsteczkowa natura promieniowania elektromagnetycznego. Energia kwantu zależy od długości fali zgodnie ze wzorem: